芳香氮杂环化合物（如吲哚、苯并咪唑等）在生物活性天然产物和药物化学中占据重要地位，广泛应用于农药和医药行业。随着有机化学的发展，科研人员已开发出多种方法对这些化合物的外围结构进行后期修饰，以实现其功能多样化。然而，当前的研究主要集中于氮杂环的外围结构修饰，而对其核心骨架的转化（即“骨架编辑”）的研究相对较少。（图1A）骨架编辑可通过改变化合物的核心结构来创造新的分子骨架，从而大幅拓展化学空间，然而，由于芳香氮杂环的固有惰性，尤其是C-N键的稳定性，使得这种转化极具挑战性。传统的骨架编辑方法通常需要高能量的试剂，如氯卡宾前体、亚硝胺以及金属卡宾，且这些试剂通常具有较低的原子效率。因此，开发简便高效的骨架编辑方法具有重要意义。近年来，研究者们探索了使用镍催化等手段在氮杂环中引入硼原子。（图1B）然而，操作步骤较为复杂，且应用范围受限。因此，寻找一种简便且高效的手段，来实现芳香氮杂环化合物的骨架重构，成为了当下研究的热点。
图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
本文开发了一种简便且高效的氢硼试剂（BH3）介导的芳香氮杂环化合物骨架编辑方法，突破传统方法的限制。研究团队以吲哚、苯并咪唑等为模型底物，利用BH3对其C-N键进行氢硼解裂，从而实现分子的骨架重构。（图1D）通过优化反应条件，成功实现了多种芳香氮杂环的高效转化，生成了结构多样的产物，如四氢苯并氮硼环、二氮硼烷、O-苯胺基苯乙醇等，这些产物在传统方法中难以通过简单步骤合成。为了深入理解反应机理，研究团队进行了密度泛函理论（DFT）计算和天然键轨道（NBO）分析。研究发现，BH3不仅能够有效激活C-N键，还能够引发吲哚骨架中的C3位硼基团向C2位的转移，这一反常现象为该反应提供了新的机理解释。此外，通过光物理性质研究，团队还揭示了所合成的二氮硼烷类化合物具有显著的聚集诱导发光（AIE）特性，这为其在光电材料中的应用提供了新的可能性。
图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
本研究首次报道了一种基于BH3的简便策略，用于芳香氮杂环化合物的骨架重构。与传统方法相比，该方法不需要高能量或不稳定的试剂，也不需要多步复杂操作，体现了其高效性和实用性。这一研究不仅丰富了有机化学中的骨架编辑工具箱，还为难以合成的结构复杂的化合物提供了新的合成途径。更为重要的是，该研究揭示了氢硼化反应中的一些反常现象，如吲哚骨架中硼基团从C3位向C2位的转移，为C-N键活化提供了新的视角。这一发现对于深入理解氢硼化反应的机理具有重要意义，可能会启发未来在其他氮杂环化合物中的应用。
标题：Skeletal Editing of Aromatic N-Heterocycles via Hydroborative Cleavage of C−N Bonds – Scope, Mechanism, and Property
作者：Chunping Ren,[a] Bo Han,[a,c] Hui Guo,[b] Wendi Yang,[a,c] Chungu Xia,[a] Xu-Hui Jin,* [b] Fang Wang,* [a] Lipeng Wu* [a,d]
链接：https://doi.org/10.1002/anie.202407222
